SU1431018A1 - Однофазный регул тор переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение надежности. Регулирование напр жени  на нагрузке 5 осуществл UIJ етс мен 1, мен мут 7-1 12кон тор рис с  В р мут в о пол ра клю уст зар фил пос етс  изменением относительного времени включени  рабочих тиристоров 1, 2. Дл  запирани  тиристоров применена система искусственной коммутации , содержаща  мост на диодах 7-10, МОСТ на управл емых вентил х 1215, дроссель 18, коммутирующий конденсатор 17 и перезар дньй тиристор 19. При выключении рабочих тиристоров 1, 2 ток нагрузки замыкаетс  через управл емые вентили 12-15. В результате включени  в начале коммутации управл емых вентилей 12, 13 в один полупериод и 14, 13 в другой полупериод и перезар дного тиристора 19 конденсатор 11 оказьшаетс  подключен параллельно нагрузке, что устран ет возможность накапливани  зар да на обкладках конденсатора фильтра, за счет чего достигаетс  поставленна  цель. 2 ил. S (Л

Description

4;ib

оо

Изобретение относитс  к электротехнике .

Целью изобретени   вл етс  повы шение надежности.

На фиг,1 изображена принципиальна  схема силовык цепей регул тора; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений и токов,по сн ющие работу данного устройства в установившемс  режиме при управлении тиристорами, . обеспечивающем поддержание входного cosLf 1 во всем диапазоне регули- рованиЯ9 где 1., i - напр жение и ток элемента схемы, - импульсы управлени  дл  j-ro тиристора ,

Однофазньй регул тор переменного напр жени  содержит рабочие тиристоры 1, 2, зашунтированные обратными диодами Bj 4, при этом рабочие тиристоры одноименными выводами, например катодами, подключены к разным вьшодам дл  подключени  нагрузки 5 а другими одноименными выводами - к вторичной обмотке трансформатора 69 который служит источником пита ВИЯ. Вьшр мительньй мост на диодах подключен выводами переменного тока к вторичной обмотке трансформатора 6.;, а вьгоодами посто нного тока к конденсатору 11 фильтра Коммути рующий мост выполнен на управл емых вентил х 12-15} выводш- н переменного тока соединен с выводами дл-  подключени  нагрузки 5э вьтоды посто нного тока соед1-1нены между собой шунтирующим вентилем 1,6. Цепочка s состо ща  из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 17 и дроссе л  18, соединена одним концом с одни из выводов посто нного тока коммутирующего моста, например образованным общими анодами управл емых вентилей 15 и 13s а другим концом соединена с одним из вьшодов посто нного тока выпр митепьного мостнг например, образованным общими катодами диодов 8 и 10, Эта цепочка шунтирована перезар дным тиристором 19, включенным в провод щем направлении по отношению к пол рности разноименных выводов коммутирующего и вьшр митель- ного мостов.

Другие разноименные выводы указанных мостов соединены между собойо

Блок управлени  тиристорами содержит фазосдвигающее устройство 20, на vпnaвл ющий вход которого поступа

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ет сигнал управлени , а выход соединен с первым входом логической части 21. Выход последней соединен с входом распределител  22 управл ющих импульсов . Второй вход логической части соединен с выходом датчика 23 тока нагрузки, установленного в цепи нагрузки регул тора

Управление предложенньм устройством может ос тдествл тьс  по любому известному способу, а именно: с опережающими углами включени  тиристоров обеспечивающими работу регул тора с опережак дим с поддержанием входного cos cf 1 , с шнротно-им- пульсным регулированием выходного напр жени  и др.

Рассмотрим работу устройства при поддержании cos (/ 1, дл  чего, как следует из диаграмм на фиг. 2, включение и выключение каждого рабочего тиристора осуществл етс  в моменты времени, симметрично отсто щие от вершины соответствующей полуволны сетевого напр жени . При этом включение тиристоров осуществл етс  по обычным правилам естественной коммутации , т.е. путем пода:чи управл ющего импульса при наличии на аноде положительного напр жени , а выключение посредством искусственной коммутации .

При пуске устройства производ т первоначальный зар д конденсатора 11 и коммутирующего конденсатора 17-, дл  чего регул тор подключают к питающей сети и некоторое врем  до включени  рабочих тиристоров подают управл ющие импульсы на управл емые вентили 12-15. Зар д конденсатора 11 осуществл етс  по цеп м, содержащим диоды 7-10, а коммутирующего конденсатора 17 - по цеп м, содержащим диоды 7-10 и управл емые вентили 12- 15, В св зи с наличием в указанных цеп х индуктивньк элементов конденсаторы зар жаютс  до напр жени , пре- вьшающего амплитуду сетевого напр жени , в результате указанные вентили оказываютс  запертыми, а напр  жение на конденсаторах сохран етс  неизменным до начала искусственной коммутащш с пол рностью напр жени  на обкладках, указанной на схеме без скобок.

Пусть до коммутации пол рность напр жени  во вторичной обмотке трансформатора 6 указана на фиг..1 без

скобок. Соответственно этому во включенном состо нии находилс  рабочий тиристор 1, а ток нагрузки протекал по цепи; рабочий тиристор 1 - нагрузка 5 - обратньй диод А - вторична  обмотка трансформатора 6. Установленный в цепи нагрузки датчик 23 тока вырабатывает и передает в логическую часть 21 блока управлени  информацию о наличии или отсутствии тока нагрузки,а также о направлении протекани  этого тока. В момент времени t, , непосредственно предшествующий запиранию тиристора 1, по команде датчика 23 логическа  часть подает управл ющие импульсы на управл емые вентили 14, 15, а также на перезар дньй тиристор 19. Одновременно с этим будет сн т управл ющий импульс с выключаемого рабочего тиристора 1 (см. диаграммы на фиг.2). В результате конденсатор 11 оказываетс  подключен параллельно нагрузке 5. Так как начальное напр жение на конденсаторе 11 превышает выходное напр жение регул тора, ток нагрузки начнет переходить в цепь конденсатора 11. Конденсатор 11 будет частично разр жатьс , отдава  свою энергию в нагрузку. Этот процесс будет сопровождатьс  таким же уменьшением потребл емого из сети тока, протекающего через рабочий тиристор 1 и обмотки трансформатора 6.

Одновременно с этим происходит вспомогательньй колебательньш перезар д коммутирующего конденсатора 17, после окончани  которого пол рность напр жени  на обкладках конденсатора 17 измен етс  на противоположную, указанную в скобках. Сразу за этим начинаетс  обратньй рабочий перезар д коммутирующего конденсатора по цепи 18, 15, дроссель 18 - управ- л  емьй вентиль 15, рабочий тиристор 1 - диод 10.

В момент t, когда ток перезар да конденсатора 17 сравн етс  с пр мьв током рабочего, тиристора 1, последний выключитс . Вместе с этим выключитс  и перезар дньй тиристор 19. На диаграммах фиг.2 этот момент вьще- лен вертикальной пунктирной линией. После запирани  рабочего тиристора

10

15

20

30

35

40

45

50

ньй диод 3 - диод 10. При этом к вы ключенным тиристорам до конца перезар да будет прикладыватьс  обратно восстанавливающее напр жение. После этого начнетс  заключительньй этап коммутации, на котором убывающий входной ток регул тора перейдет в цепь конденсатора 1t, при этом элек тромагнитна  энерги , накопленна  в индуктивных элементах питающей сети и трансформатора, поступит в конден сатор 11 и последний вновь зар дитс В свою очередь ток нагрузки перейде в шунтирующую цепь и будет снижатьс . В момент t снижени  тока нагру ки, а значит и тока управл емых вен тилей 14, 15, до нул  указанные управл емые вентили выключатс . В это момент датчик 23 подаст соответствую щую команду и в логической части нач нетс  отсчет выдержки времени (безто ковой паузы), необходимой дл  восста новлени  запирающей способности быв- 25 ших в работе управл емых вентилей 14, 15. После окончани  безтоковой паузы в момент t логическа  часть 21 блока управлени  разрешит включение очередного рабочего тиристора 1, а также повторное включение управл емого вентил  15 вместе с уп- равл емьм вентилем 12. В результате цепь нагрузки окажетс  подключена с помощью рабочих тиристоров к обмот ке трансформатора 6, а так как пол р ность сетевого питающего напр жени  к этому моменту изменитс  на противо положную, указанную на фиг.1 в скобках , ток нагрузки начнет нарастать, изменив направление.

Выключение рабоче1 о тиристора 2, как следует из диаграммы на фиг. 2, будет происходить аналогично, с той разницей, что в начале коммутации управл ющие импульсы будут поданы на управл емые вентили 12, 13, а также на перезар дньй тиристор 19. После уменьшени  тока нагрузки до нул  и окончани  безтоковой паузы импульсы управлени  могут быть поданы на очередной рабочий тиристор 1, а такж на управл емые вентили 13, 14 с целью подзар да коммутирующего конденсатора 17.

Рассмотрим процесс выключени  par

1 и перезар дного тиристора 19 пере- 55 бочего тиристора 2, счита , что на зар д коммутирующего конденсатора 17 может продолжитьс  по цепи: дроссель 18 - управл емьй вентиль 15 - обратпредшествующем внекоммутационном вре менном интервале ток нагрузки протекал по цепи: первична  обмотка транс

0

5

0

5

0

5

0

ньй диод 3 - диод 10. При этом к выключенным тиристорам до конца перезар да будет прикладыватьс  обратное восстанавливающее напр жение. После этого начнетс  заключительньй этап коммутации, на котором убывающий входной ток регул тора перейдет в цепь конденсатора 1t, при этом электромагнитна  энерги , накопленна  в индуктивных элементах питающей сети и трансформатора, поступит в конденсатор 11 и последний вновь зар дитс . В свою очередь ток нагрузки перейдет в шунтирующую цепь и будет снижатьс . В момент t снижени  тока нагрузки , а значит и тока управл емых вентилей 14, 15, до нул  указанные управл емые вентили выключатс . В этот момент датчик 23 подаст соответствующую команду и в логической части начнетс  отсчет выдержки времени (безто- ковой паузы), необходимой дл  восстановлени  запирающей способности быв- 5 ших в работе управл емых вентилей 14, 15. После окончани  безтоковой паузы в момент t логическа  часть 21 блока управлени  разрешит включение очередного рабочего тиристора 1, а также повторное включение управл емого вентил  15 вместе с уп- равл емьм вентилем 12. В результате цепь нагрузки окажетс  подключена с помощью рабочих тиристоров к обмотке трансформатора 6, а так как пол рность сетевого питающего напр жени  к этому моменту изменитс  на противоположную , указанную на фиг.1 в скобках , ток нагрузки начнет нарастать, изменив направление.

Выключение рабоче1 о тиристора 2, как следует из диаграммы на фиг. 2, будет происходить аналогично, с той разницей, что в начале коммутации управл ющие импульсы будут поданы на управл емые вентили 12, 13, а также на перезар дньй тиристор 19. После уменьшени  тока нагрузки до нул  и окончани  безтоковой паузы импульсы управлени  могут быть поданы на очередной рабочий тиристор 1, а также на управл емые вентили 13, 14 с целью подзар да коммутирующего конденсатора 17.

Рассмотрим процесс выключени  par 5 бочего тиристора 2, счита , что на

бочего тиристора 2, счита , что на

предшествующем внекоммутационном временном интервале ток нагрузки протекал по цепи: первична  обмотка трансформатора b - рабочий тиристор 2 - нагрузка 5 - рабочий тиристор, при этом пол рность напр жени  вторичной обмотки трансформатора указана на фиг.1 в скобках. В результате включени  в начале коммутации 12, 13, 19 зар женньй конденсатор 11 фильтра оказываетс  подключен параллельно нагрузке 5, Переход тока нагрузки в цепь конденсатора 11 будет сопровождатьс  частичным разр дом конденсатора 11 фильтра, а также уменьшением тока на входе регул тора и в выключаемом рабочем тиристоре 2. Одновременно с этим произойдет вспомо- гательньй колебательньй перезар д коммутирующего конденсатора 17 по цепи: перезар дный тиристор 19-дроссель 18, после окончани  которого пол рность напр жени  на обкладках этого конденсатора изменитс  на противоположную, указанную в скобках . Последующий за этим обратный рабочий перезар д коммутирующего конденсатора 17 будет происходить по цепи: дроссель 18 - управл емьй вентиль 13 - рабочий тиристор 2 - днод 8. В момент равенства пр мого тока рабочего тиристора 2 с обратным током перезар да коммутирующего конденсатора 17 рабочий тиристор 2 выключитс . Вместе с этим выключитс  и перезар дный тиpиcтoJ) 19. Указанный момент времени вьщелен на Диаграммах фиг, 2 вертикальной пунктирной линией. После выключени  рабочего тиристора и перезар дного тиристора 19 перезар д коммутирующего конденсатора 17 может продолжитьс  по цепи: дроссель 18 - управл емый вентиль 13 - рабочий тиристор 4 - диод 8, при этом к выключенным тиристорам до конца перезар да будет прикладыватьс  обратное восстанав- ливак дее напр жение. На заключительном этапе коммутации входной ток регул тора будет замыкатьс  по цепи с элементами 6, 7-10, 11, зар жа  конденсатор 11 фильтра вновь до исходного уровн , при этом накопленна  в индуктивных элементах электромагнитна  энерги  поступит в указанный конденсатор. В свою очередь ток нагрузки будет иметь возможность

5

0

замыкатьс  по шунтирующему контуру; управл емый вентиль 12 - вентиль 16 - управл емый вентиль 13, снижа сь при этом до нул , В момент достижени  тока нагрузки нулевого уровн  поступит сигнал из датчика 23 в логическую часть блока управлени , после чего начнетс  отсчет безтоковой паузы . После окончани  паузы, на которой управл емые вентили 12, 13 восстанов т после вьжлючени  запирающую способность , будут включены очередной рабочий тиристор 1 и повторно управл емые вентили 13, 14„ После завершени  подзар да коммутирующего конденсатора 17 диоды 7-10 и управл емые вентили 13, 14 выключатс  и устройство искусственной коммутации будет готово к очередному запиранию силового тиристора. В дальнейшем коммутации будут происходить аналогично.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   Однофазный регул тор переменного

   напр жени , содержащий два рабочих тиристора, зашунтированных обратными диодами и присоединенных первыми од- ноименньв и вьшодами к соответствующим выводам дл  подключени  нагрузки и вторыми одноименными выводами т к соответствующим выводам дл  подключени  питакщего источника, вьтр ми- тельный мост, вьгооды переменного тока которого соединены с выводами дл  подключени  питак цего источника, а выводы посто нного тока - с выводами конденсатора фильтра, коммутирующий мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами дл  подключени  нагрузки, а выводы посто нного тока соединены между собой через шун- тируюйщй вентиль и с разноименными выводами посто нного тока выпр мительного моста один непосредственно, а другой через последовательно соединенные коммутирующий конденсатор и дроссель отлич ающий.с  тем, что, с целью повышени  надеж- ности, коммутирующий мост выполнен на управл емых вентил х, а параллельно цепочке из коммутирующего конденсатора и дроссел  подсоединен перезар дный тиристор.

   0

   5

   0

   5